JP6877619B1 - 熱間プレス成型用金型、熱間プレス成型用金型の製造方法および自動車車体部品の製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】成型面に「熱溜まり」が生じることを防ぐことが可能な熱間プレス成型用金型を提供する。【解決手段】熱間プレス成型用の金型材料によって形成された少なくとも一つの金型本体１２を備える。金型本体１２の表面に形成された成型面１３と、金型本体１２の内部に形成された冷媒通路１４とを備える。金型材料より熱伝導率が高い材料によって形成されて金型本体１２に埋設された伝熱体１５を備える。伝熱体１５は、成型面１３から冷媒通路１４に向かう熱伝達経路１８の一部を構成している。【選択図】 図１
Description
本発明は、内部に冷媒通路を有する熱間プレス成型用金型、熱間プレス成型用金型の製造方法および自動車車体部品の製造方法に関する。
自動車等の車両の車体部品を成型する技術として、熱間プレス成型（ホットスタンプ工法）が知られている。このホットスタンプ工法は、高温に熱した金属板材を熱間プレス成型装置に装填し、この金属板材に対してプレス成型を行うと同時に焼入れを行う工法である。この種のホットスタンプ工法を実施するために使用可能な従来の熱間プレス成型装置は、例えば特許文献１に記載されている。
特許文献１に開示されているような従来の熱間プレス成型装置は、熱間プレス成型用金型の温度を低温に保つために、金型に形成された冷媒通路に冷媒を流す構成が採られている。冷媒通路は、金型に機械加工によって穿設された孔を用いて構成されている。この孔は、例えば図１２に示すように形成されている。
図１２に示す熱間プレス成型用金型１は、金属板材（図示せず）を成型する成型面２と、機械加工によって形成された複数の孔３からなる冷媒通路４とを有している。冷媒通路４は、成型面２に沿って延びる主冷却通路４ａと、主冷却通路４ａの途中から成型面２とは反対方向に延びる連通路４ｂとを有している。連通路４ｂは、図示していない冷媒排出路や、隣接する他の熱間プレス成型用金型の冷媒通路などと主冷却通路４ａとを連通するための通路である。
冷媒は、図１２において主冷却通路４ａの左側の端部から主冷却通路４ａ内に流入し、主冷却通路４ａから連通路４ｂに流れ込む。このとき、主冷却通路４ａの連通路４ｂより先に延びる延長部４ｃは、冷媒が滞留するようになる。延長部４ｃに冷媒が滞留すると、図１２中に太線で示す部分、すなわち成型面２における延長部４ｃと隣接する部分２ａに「熱溜まり」が生じる。
図１２に示す熱間プレス成型用金型１において「熱溜まり」が生じると、成型面２と冷媒との間の熱交換が不十分になる。図１２においては、熱交換のイメージを白抜きの矢印で示している。熱交換が不十分であると、「熱溜まり」となる成型面２の一部２ａを十分に冷却できなくなり、この成型面２の一部２ａに接触する金属板材（成型品）を成型時に十分に冷却することができなくなる。
熱間プレス成型用金型１の内部に冷媒の滞留に起因して「熱溜まり」が生じる主な理由は、以下のように二つある。
第１の理由は、設計上の理由で冷媒通路４を設定できないからである。すなわち、金型部品や金型の形状、大きさによって冷媒通路４となる孔３を形成することができない場合がある。
第２の理由は、機械加工の都合で冷媒通路４を設定できないからである。すなわち、孔３を穿設するドリルの径や長さ、性能、孔３どうしの交差部分の条件などにより設計通り加工できない場合がある。
第１の理由は、設計上の理由で冷媒通路４を設定できないからである。すなわち、金型部品や金型の形状、大きさによって冷媒通路４となる孔３を形成することができない場合がある。
第２の理由は、機械加工の都合で冷媒通路４を設定できないからである。すなわち、孔３を穿設するドリルの径や長さ、性能、孔３どうしの交差部分の条件などにより設計通り加工できない場合がある。
本発明の目的は、成型面に「熱溜まり」が生じることを防ぐことが可能な熱間プレス成型用金型、熱間プレス成型用金型の製造方法および自動車車体部品の製造方法を提供することを目的とする。
この目的を達成するために本発明に係る熱間プレス成型用金型は、熱間プレス成型用の金型材料によって形成された少なくとも一つの金型本体と、前記金型本体の表面に形成され、加熱された金属板材を成型する成型面と、前記金型本体の内部に形成され、冷媒が流れる冷媒通路と、前記金型材料より熱伝導率が高い材料によって中実の形状に形成され、前記金型本体に埋設された伝熱体とを備え、前記伝熱体は、前記成型面の近傍で前記成型面に沿って延び、前記成型面から前記冷媒通路に向かう熱伝達経路の一部を構成しているものである。
本発明は、熱間プレス成型用金型において、前記金型本体は、前記成型面に接続する側面または前後方向の端面を有し、前記伝熱体は、前記成型面の近傍であって前記冷媒通路と前記側面または前記前後方向の端面との間に設けられていてもよい。
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記伝熱体の一端は前記金型本体の外面に露出し、かつ前記伝熱体の他端は冷媒に接触していてもよい。
本発明は、熱間プレス成型用金型において、前記金型本体は、前記成型面に接続する側面または前後方向の端面を有し、前記伝熱体は、前記成型面の近傍であって前記冷媒通路と前記側面または前記前後方向の端面との間に設けられていてもよい。
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記伝熱体の一端は前記金型本体の外面に露出し、かつ前記伝熱体の他端は冷媒に接触していてもよい。
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記金型本体は、複数の前記金型本体を互いに連結できるように構成されたものであり、互いに隣り合う二つの前記金型本体の冷媒通路は、これらの金型本体の外面に一方の前記金型本体から他方の前記金型本体に延びるように設けられた通路形成部材の内部を通して一方の前記金型本体内から他方の前記金型本体内に延びるように構成され、互いに隣り合う二つの前記金型本体の連結部分であって前記成型面の近傍に前記伝熱体が設けられているものである。
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記金型本体には、前記成型面から突出するように金型部品が取付けられ、前記冷媒通路は、前記金型部品の近傍を通って前記成型面に沿って延びるように形成され、前記伝熱体は、前記冷媒通路が延びる方向の一方と他方とから前記金型部品を挟むように配置されていてもよい。
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記伝熱体は、銅材料によって形成されていてもよい。
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記金型本体は、外面に開口して前記成型面の近傍を前記成型面に沿って前記冷媒通路に向けて延びる孔を有し、前記伝熱体は、前記孔に圧入されていてもよい。
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記伝熱体は、一つの前記孔に個々に圧入された複数の柱状体によって構成されていてもよい。
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記伝熱体は、前記孔の開口側となる端面から伝熱体の内部に延びるねじ孔を有していてもよい。
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記金型本体は、外面に開口して前記成型面の近傍を前記成型面に沿って前記冷媒通路に向けて延びる孔を有し、前記孔には雌ねじが形成され、前記伝熱体は、前記雌ねじにねじ込まれていてもよい。
本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記金型本体は、外面に開口して前記成型面の近傍を前記成型面に沿って前記冷媒通路に向けて延びる孔を有し、前記伝熱体は、前記孔に圧入されていてもよい。
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本発明は、前記熱間プレス成型用金型において、前記金型本体は、外面に開口して前記成型面の近傍を前記成型面に沿って前記冷媒通路に向けて延びる孔を有し、前記孔には雌ねじが形成され、前記伝熱体は、前記雌ねじにねじ込まれていてもよい。
本発明に係る熱間プレス成型用金型の製造方法は、熱間プレス成型用の金型材料によって金型本体を形成するステップと、前記金型本体に成型面を形成するステップと、前記金型本体の内部に冷媒を流す冷媒通路を形成するステップと、前記金型材料より熱伝導率が高い材料によって形成された伝熱体を前記金型本体の内部に前記成型面から前記冷媒通路に向かう熱伝達通路の一部を構成するように埋設するステップとを有し、前記伝熱体を前記金型本体に埋設するステップは、前記金型本体の外面に開口して前記成型面の近傍の金型本体内を前記成型面に沿って前記冷媒通路に向けて延びる孔を形成するステップと、前記孔に圧入可能に形成された前記伝熱体を前記外面の開口から前記孔に打ち込むステップとによって実施する方法である。
本発明に係る熱間プレス成型用金型の製造方法は、加熱された金属板材を成型する成型面と、冷媒が流れる冷媒通路とを有する熱間プレス成型用の金型を鋳造によって成型する熱間プレス成型用金型の製造方法であって、前記鋳造に用いる金型材料より熱伝導率が高い金属材料によって内部が満たされた鋼管からなる伝熱体を、前記成型面から前記冷媒通路に向かう熱伝達経路の一部となる位置に前記成型面に沿って延びるように鋳包みによって埋め込む方法である。
本発明に係る自動車車体部品の製造方法は、前記熱間プレス成形用金型に所定温度に加熱された自動車車体部品用の金属板材を重ねるステップと、前記熱間プレス成型用金型を用いてホットスタンプ工法によって前記金属板材を成型するステップとによって実施する方法である。
本発明に係る熱間プレス成型用金型によれば、伝熱体が実質的に冷媒として機能するから、冷媒を流すことができない部分に伝熱体を埋設することにより、冷媒を流すことができない部分であっても冷媒との間で熱交換を行うことができるようになる。したがって、金型内に冷媒が滞留する部分が生じ、成形面に「熱溜まり」が生じることを防ぐことが可能な熱間プレス成型用金型を提供することができる。
伝熱体を金型本体に打ち込む熱間プレス成型用金型の製造方法によれば、伝熱体が金型本体に確実に密着する。したがって、熱交換の効率が高くなるように伝熱体を金型本体に埋設することができ、伝熱体が介在する熱交換が効率よく行われるようになって「熱溜まり」を解消することができる。
伝熱体を鋳包みによって金型本体に埋め込む熱間プレス成型用金型の製造方法によれば、鋳造時に伝熱体の埋設が完了するため、伝熱体を金型本体に打ち込む製造方法と較べて熱間プレス成型用金型を製造するための工程数が少なくなり、熱間プレス成形用金型の製造コストを低減することができる。
本発明に係る自動車車体部品の製造方法によれば、成型時に自動車車体部品用の金属板材が十分に冷却されるから、強度が高い自動車車体部品を製造することができる。
（第１の実施の形態）
以下、本発明に係る熱間プレス成型用金型および熱間プレス成型用金型の製造方法の一実施の形態を図１〜図３を参照して詳細に説明する。
図１に示す熱間プレス成型用金型１１は、金型本体１２に後述する各種の機能部を設けて構成されている。金型本体１２は、熱間プレス成型用の金型材料によって形成されている。この金型材料としては、例えば機械構造用炭素鋼やホットプレス金型用鋼などを用いることができる。
以下、本発明に係る熱間プレス成型用金型および熱間プレス成型用金型の製造方法の一実施の形態を図１〜図３を参照して詳細に説明する。
図１に示す熱間プレス成型用金型１１は、金型本体１２に後述する各種の機能部を設けて構成されている。金型本体１２は、熱間プレス成型用の金型材料によって形成されている。この金型材料としては、例えば機械構造用炭素鋼やホットプレス金型用鋼などを用いることができる。
金型本体１２の表面（図１において上側の面）には成型面１３が形成されている。成型面１３は、加熱された金属板材Ｗを他の金型と協働して挟んで成型品となるように成型する。金属板材Ｗは、例えば自動車車体部品用の金属板材を用いることができる。
金型本体１２の内部であって成型面１３の近傍には冷媒通路１４が形成されている。冷媒通路１４は、液状の冷媒（図示せず）が流される通路である。なお、冷媒には、液体の他に気体がある。液状の冷媒としては、水や、薬剤を含む冷却液などを用いることができる。気体の冷媒としては、空気や窒素などを用いることができる。
金型本体１２の内部であって成型面１３の近傍には冷媒通路１４が形成されている。冷媒通路１４は、液状の冷媒（図示せず）が流される通路である。なお、冷媒には、液体の他に気体がある。液状の冷媒としては、水や、薬剤を含む冷却液などを用いることができる。気体の冷媒としては、空気や窒素などを用いることができる。
図１に示す冷媒通路１４は、図１の左側に位置する金型本体１２の一方の側面１２ａから成型面１３の近傍で成型面１３に沿って他方の側面１２ｂに向けて延びる主冷却通路１４ａと、主冷却通路１４ａから成型面１３とは反対側の底面１２ｃに向かうように延びる連通路１４ｂとによって構成されている。連通路１４ｂは、図示していない冷媒排出路や、隣接する他の熱間プレス成型用金型の冷媒通路などと主冷却通路１４ａとを連通するための通路である。主冷却通路１４ａと連通路１４ｂは、例えばドリルなどを使用して機械加工によって形成されている。
また、冷媒通路１４は、成型面１３に沿う方向であって、主冷却通路１４が延びる方向とは直交する方向（図１の紙面とは直交する方向）に所定の間隔をおいて並ぶように設けられている。
また、冷媒通路１４は、成型面１３に沿う方向であって、主冷却通路１４が延びる方向とは直交する方向（図１の紙面とは直交する方向）に所定の間隔をおいて並ぶように設けられている。
連通路１４ｂは、金型本体１２の他方の側面１２ｂから所定の長さだけ離れた位置に形成されている。このように連通路１４ｂを他方の側面１２ｂから離して形成する理由は、連通路１４ｂが他方の側面１２ｂの近接して形成されていると金型本体１２の剛性が低下するからである。この金型本体１２においては、成型面１３の近傍であって連通路１４ｂと他方の側面１２ｂとの間に伝熱体１５が埋設されている。伝熱体１５は、金型材料より熱伝導率が高い材料からなる円柱状のピン１６｛図３（Ａ）参照｝によって形成され、金型本体１２に形成されたピン孔１７に金型本体１２の外から打ち込まれて圧入されている。
ピン孔１７は、金型本体１２の外面（他方の側面１２ｂ）に開口して成型面１３の近傍の金型本体１２内を成型面１３に沿って冷媒通路１４に向けて延びている。この実施の形態によるピン孔１７の先端は、主冷却通路１４ａと連通路１４ｂとが交わる部分に開口している。このため、伝熱体１５は、金型本体１２の他方の側面１２ｂから冷媒通路１４に向けて成型面１３に沿って延びている。伝熱体１５の先端は冷媒に接触している。なお、図示してはいないが、ピン１６とピン孔１７は、主冷却通路１４ａが延びる方向とは直交する方向に並ぶように金型本体１２内に設けられている他の全ての冷媒通路１４と対応する位置にそれぞれ設けられている。
このように金型本体１２内に埋設された伝熱体１５は、成型面１３から冷媒通路１４に向かう熱伝達経路１８の一部を構成するようになる。
このように金型本体１２内に埋設された伝熱体１５は、成型面１３から冷媒通路１４に向かう熱伝達経路１８の一部を構成するようになる。
この実施の形態による伝熱体１５を形成する材料は、銅材料である。ここでいう銅材料は、純銅と銅合金とを含む。伝熱体１５を銅合金によって形成する場合は、テルル銅やタフピッチ銅を用いることが好ましい。なお、伝熱体１５は、銅材料の他に、金、銀、アルミニウム、タングステン、ジュラルミン、ベリリウム、マグネシウム、モリブデン、亜鉛などによって形成することができる。
この実施の形態による熱間プレス成型用金型１１を製造するためには、図２のフローチャートに示すように、先ず、熱間プレス成型用の金型材料によって金型本体１２を形成する（ステップＳ１）。次に金型本体１２に成型面１３を形成し（ステップＳ２）、金型本体１２の内部に冷媒通路１４を形成する（ステップＳ３）。その後、金型本体１２に熱処理を施し（ステップＳ４）、伝熱体１５を金型本体１２の内部に埋設する（ステップＳ５）。
伝熱体１５を金型本体１２に埋設するステップＳ５は、ピン孔１７を形成するステップＳ５Ａと、伝熱体１５をピン孔１７に打ち込むステップＳ５Ｂとによって実施する。ピン孔１７は、金型本体１２の他方の側面１２ｂから例えばドリルによって形成することができる。伝熱体１５は、ピン孔１７に圧入可能な外径のものを使用し、ピン孔１７の開口からピン孔１７内に打ち込む。
このように形成された熱間プレス成型用金型１１の冷媒通路１４に冷媒が流れることにより、冷媒通路１４の主冷却通路１４ａの近傍に位置する成型面１３の熱が冷媒に伝導によって伝達される。また、伝熱体１５の近傍に位置する成型面１３の熱は、図１中に白抜きの矢印で示すように、金型本体１２の成型面１３と伝熱体１５との間の部分を介して伝熱体１５に伝導によって伝達され、さらに、伝熱体１５を介して冷媒に伝達される。この結果、成型面１３の全域が略均等に冷却されるようになる。
この実施の形態による熱間プレス成型用金型１１によれば、伝熱体１５が実質的に冷媒として機能するから、冷媒を流すことができない部分に伝熱体１５を埋設することにより、冷媒を流すことができない部分であっても冷媒との間で熱交換を行うことができるようになる。したがって、成型面１３に「熱溜まり」が生じることを防ぐことが可能な熱間プレス成型用金型を提供することができる。
また、この実施の形態による熱間プレス成型用金型の製造方法によれば、伝熱体１５が金型本体１２に打ち込まれるから、伝熱体１５が金型本体１２に確実に密着する。したがって、熱交換の効率が高くなるように伝熱体１５を金型本体１２に埋設することができる。
さらに、図１に示すように伝熱体１５の一端が金型本体１２の他の側面１２ｂに露出する構成を採ることにより、伝熱体１５の一端から熱が大気中に放散するから、冷却効率が高くなる。
（伝熱体の変形例）
伝熱体１５は、図３（Ａ）〜（Ｇ）に示すように形成することができる。
図３（Ａ）に示す伝熱体１５は、上述した実施の形態を採るときに使用したピン１６で、円柱状に形成されている。
図３（Ｂ）に示す伝熱体１５は、円錐状のピン２２によって形成されている。円錐状のピン２２は、頂点がピン孔１７の内部に位置するようにピン孔１７に打ち込まれる。
図３（Ｃ）に示す伝熱体１５は、円錐台状のピン２３によって形成されている。円錐台状のピン２３は、細い部分がピン孔１７の内部に位置するようにピン孔１７に打ち込まれる。
図３（Ｄ）に示す伝熱体１５は、一端側が円錐台状に形成されたピン２４によって形成されている。このピン２４は、円錐台状の一端部がピン孔１７の内部に位置するようにピン孔１７に打ち込まれる。
図３（Ｅ）に示す伝熱体１５は、四角柱状のピン２６によって形成されている。
図３（Ｆ）に示す伝熱体１５は、四角錐状のピン２７に形成されている。
図３（Ｇ）に示す伝熱体１５は、四角錐台状のピン２８によって形成されている。図３（Ｅ）〜（Ｇ）に示すように断面四角形となる伝熱体１５を使用する場合は、金型本体１２を例えば鋳造によって形成し、ピン孔１７を伝熱体１５と対応する形状となるように中子（図示せず）を用いて成型する。
伝熱体１５は、図３（Ａ）〜（Ｇ）に示すように形成することができる。
図３（Ａ）に示す伝熱体１５は、上述した実施の形態を採るときに使用したピン１６で、円柱状に形成されている。
図３（Ｂ）に示す伝熱体１５は、円錐状のピン２２によって形成されている。円錐状のピン２２は、頂点がピン孔１７の内部に位置するようにピン孔１７に打ち込まれる。
図３（Ｃ）に示す伝熱体１５は、円錐台状のピン２３によって形成されている。円錐台状のピン２３は、細い部分がピン孔１７の内部に位置するようにピン孔１７に打ち込まれる。
図３（Ｄ）に示す伝熱体１５は、一端側が円錐台状に形成されたピン２４によって形成されている。このピン２４は、円錐台状の一端部がピン孔１７の内部に位置するようにピン孔１７に打ち込まれる。
図３（Ｅ）に示す伝熱体１５は、四角柱状のピン２６によって形成されている。
図３（Ｆ）に示す伝熱体１５は、四角錐状のピン２７に形成されている。
図３（Ｇ）に示す伝熱体１５は、四角錐台状のピン２８によって形成されている。図３（Ｅ）〜（Ｇ）に示すように断面四角形となる伝熱体１５を使用する場合は、金型本体１２を例えば鋳造によって形成し、ピン孔１７を伝熱体１５と対応する形状となるように中子（図示せず）を用いて成型する。
（第２の実施の形態）
本発明に係る熱間プレス成型用金型は、図４に示すように構成することができる。図４において、図１〜図３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図４に示す熱間プレス成型用金型３１は、複数の金型本体１２を組合わせて構成されている。この実施の形態による金型本体１２は、複数の金型本体１２を互いに連結できるように構成されている。図４には、二つの金型本体１２，１２を連結した熱間プレス成型用金型３１が図示されている。以下においては、図４において左側に位置する金型本体１２を便宜上、「一方の金型本体１２Ａ」といい、右側に位置する金型本体１２を便宜上、「他方の金型本体１２Ｂ」という。
本発明に係る熱間プレス成型用金型は、図４に示すように構成することができる。図４において、図１〜図３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図４に示す熱間プレス成型用金型３１は、複数の金型本体１２を組合わせて構成されている。この実施の形態による金型本体１２は、複数の金型本体１２を互いに連結できるように構成されている。図４には、二つの金型本体１２，１２を連結した熱間プレス成型用金型３１が図示されている。以下においては、図４において左側に位置する金型本体１２を便宜上、「一方の金型本体１２Ａ」といい、右側に位置する金型本体１２を便宜上、「他方の金型本体１２Ｂ」という。
これらの金型本体１２Ａ，１２Ｂの構造は、図１に示した金型本体１２と同一である。すなわち、金型本体１２Ａ，１２Ｂには、成型面１３および冷媒通路１４が形成されているとともに、伝熱体１５が設けられている。他方の金型本体１２Ｂは、一方の金型本体１２Ａを一側部が反対側に位置するように反転させたものである。これらの一方の金型本体１２Ａと他方の金型本体１２Ｂは、図示していない連結機構によって側面どうしが互いに密着する状態で互いに連結されている。
伝熱体１５は、これらの互いに隣り合う金型本体１２Ａ，１２Ｂの連結部分であって成型面１３の近傍に設けられている。
伝熱体１５は、これらの互いに隣り合う金型本体１２Ａ，１２Ｂの連結部分であって成型面１３の近傍に設けられている。
また、これらの金型本体１２Ａ，１２Ｂの底面には、一方の金型本体１２Ａから他方の金型本体１２Ｂに延びるように形成された通路形成部材３２が設けられている。通路形成部材３２の内部には、一方の金型本体１２Ａの冷媒通路１４と他方の金型本体１２Ｂの冷媒通路１４とを接続するための冷媒通路３３が形成されている。この冷媒通路３３の一端部には、一方の金型本体１２Ａの連通路１４ｂが接続されている。また、この冷媒通路３３の他端部には、他方の金型本体１２Ｂの連通路１４ｂが接続されている。このため、一方の冷媒通路１４を流れた冷媒は、通路形成部材３２の冷媒通路３３を経由して他方の金型本体１２Ｂの冷媒通路１４に流入する。
この実施の形態による熱間プレス成型用金型３１においては、互いに隣り合う二つの金型本体１２Ａ，１２Ｂの接触面付近の熱を伝熱体１５によって冷媒に伝達することができる。このため、従来では冷媒通路１４を形成することができなかった金型本体１２どうしの連結部を冷却することが可能になる。
（第３の実施の形態）
本発明に係る熱間プレス成型用金型は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように構成することができる。図５（Ａ），（Ｂ）において、図１〜図３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。図５（Ａ）は熱間プレス成型用金型の側面図、図５（Ｂ）は（Ａ）図におけるV−V線断面図である。
本発明に係る熱間プレス成型用金型は、図５（Ａ），（Ｂ）に示すように構成することができる。図５（Ａ），（Ｂ）において、図１〜図３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。図５（Ａ）は熱間プレス成型用金型の側面図、図５（Ｂ）は（Ａ）図におけるV−V線断面図である。
図５（Ａ），（Ｂ）に示す熱間プレス成型用金型４１は、金型本体１２に成型面１３から突出するように取付けられた金型部品４２を備えている。金型部品４２としては、例えばパイロットピンが挙げられる。成型面１３は、図５（Ａ），（Ｂ）において左右方向に長い長方形状に形成されている。金型部品４２は、成型面１３の左右方向の中央部であって、左右方向とは直交する前後方向の一方｛図５（Ｂ）においては下方｝に偏る位置に配置されている。以下においては、金型部品４２が位置する前後方向の一方を前方という。
このように金型部品４２が金型本体１２の前方に偏って配置されていることにより、金型本体１２の金型部品４２より前方はスペースが狭いために冷媒通路１４を形成することができない。このため、冷媒通路１４は、金型部品４２より金型本体１２の後方に形成されている。この実施の形態による冷媒通路１４は、金型部品４２の後方近傍を通って成型面１３に沿って金型本体１２の一方の側面１２ａ（図５においては左側面）から他方の側面１２ｂまで直線的に延びるように形成されている。
この実施の形態による伝熱体１５は、冷媒通路１４が延びる方向（左右方向）の一方と他方とから金型部品４２を挟むように配置されている。詳述すると、伝熱体１５は、金型本体１２の前面１２ｄから冷媒通路１４まで延びるように形成された円柱状のピン１６によって構成され、左右方向に所定の間隔をおいて並ぶ複数の位置にそれぞれ設けられている。このように伝熱体１５が配置されることにより、成型面１３の略全域から熱を冷媒に伝達できるようになる。なお、伝熱体１５は、円柱状のピン１６の他に、図３に示したような形状のものを使用することができる。
（第４の実施の形態）
本発明に係る熱間プレス成型用金型の製造方法は図６および図７に示すように実施することができる。図６において、図１〜図３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図６に示す熱間プレス成型用金型５１の金型本体１２は、鋳造によって所定の形状に形成されている。この実施の形態による冷媒通路１４は、中子（図示せず）を用いて鋳造によって形成されている。
本発明に係る熱間プレス成型用金型の製造方法は図６および図７に示すように実施することができる。図６において、図１〜図３によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図６に示す熱間プレス成型用金型５１の金型本体１２は、鋳造によって所定の形状に形成されている。この実施の形態による冷媒通路１４は、中子（図示せず）を用いて鋳造によって形成されている。
この熱間プレス成型用金型５１に設けられている伝熱体１５は、鋳造に用いる金型材料より熱伝導率が高い金属材料５２よって内部が満たされた鋼管５３によって形成されている。金属材料５２としては、金、銀、純銅、銅合金、アルミニウム、タングステン、ジュラルミン、ベリリウム、マグネシウム、モリブデン、亜鉛などが挙げられる。この伝熱体１５をは、熱間プレス成型用金型５１を鋳造するときに鋳包みによって金型内に埋め込まれている。
この熱間プレス成型用金型５１の製造は、図７に示すフローチャートに示すように行うことができる。熱間プレス成型用金型５１を製造するためには、先ず、鋳造を行う鋳型（図示せず）を準備する（ステップＰ１）。この工程で冷媒通路１４を形成するための中子を鋳型に組み付ける。次に、鋳型のキャビティ内に伝熱体１５を装填する。このとき伝熱体１５は、成型面から冷媒通路１４に向かう熱伝達経路１８の一部となる位置に配置される。この実施の形態においても伝熱体１５は成型面１３に沿って延びるように配置される。
このように伝熱体１５が鋳型に組み付けられた後、キャビティに金型材料からなる溶湯（図示せず）を流し込み、鋳造を行う（ステップＰ３）。鋳造によりキャビティ内で溶湯が固化することにより伝熱体１５が所定の位置に鋳包みによって埋め込まれる。
このように伝熱体１５が鋳型に組み付けられた後、キャビティに金型材料からなる溶湯（図示せず）を流し込み、鋳造を行う（ステップＰ３）。鋳造によりキャビティ内で溶湯が固化することにより伝熱体１５が所定の位置に鋳包みによって埋め込まれる。
したがって、この実施の形態で示すように鋳造によって熱間プレス成型用金型５１を製造する場合であっても、伝熱体１５が熱の伝達を媒介するから、成型面１３に「熱溜まり」が生じることを防ぐことが可能である。
また、この実施の形態による製造方法、すなわち伝熱体１５を鋳包みによって金型本体１２に埋め込む熱間プレス成型用金型５１の製造方法によれば、鋳造時に伝熱体１５の埋設が完了するため、伝熱体１５を金型本体１２に打ち込む製造方法と較べて熱間プレス成型用金型５１を製造するための工程数が少なくなり、熱間プレス成形用金型５１の製造コストを低減することができる。さらに、この実施の形態による製造方法によれば、鋼管５３によって熱抵抗が増えるために、鋼管５３内の金属材料５２の融点と鋳造に用いる金型材料の融点との差が小さい場合であっても金属材料５２が溶融し難くなる。
また、この実施の形態による製造方法、すなわち伝熱体１５を鋳包みによって金型本体１２に埋め込む熱間プレス成型用金型５１の製造方法によれば、鋳造時に伝熱体１５の埋設が完了するため、伝熱体１５を金型本体１２に打ち込む製造方法と較べて熱間プレス成型用金型５１を製造するための工程数が少なくなり、熱間プレス成形用金型５１の製造コストを低減することができる。さらに、この実施の形態による製造方法によれば、鋼管５３によって熱抵抗が増えるために、鋼管５３内の金属材料５２の融点と鋳造に用いる金型材料の融点との差が小さい場合であっても金属材料５２が溶融し難くなる。
（伝熱体の変形例）
上述した実施の形態を採るときに用いた伝熱体は、図８〜図１０に示すように形成することができる。図８〜図１０において、図１〜図６によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図８に示す伝熱体１５は、１本の円柱状のピン１６を長手方向に分割し、３つの柱状体１５ａ〜１５ｃとしたものである。これらの柱状体１５ａ〜１５ｃは、一つのピン孔１７に個々に打ち込まれる。
この構成を採ることにより、打ち込み時の荷重を小さくすることができ、打ち込み作業が容易になる。
上述した実施の形態を採るときに用いた伝熱体は、図８〜図１０に示すように形成することができる。図８〜図１０において、図１〜図６によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
図８に示す伝熱体１５は、１本の円柱状のピン１６を長手方向に分割し、３つの柱状体１５ａ〜１５ｃとしたものである。これらの柱状体１５ａ〜１５ｃは、一つのピン孔１７に個々に打ち込まれる。
この構成を採ることにより、打ち込み時の荷重を小さくすることができ、打ち込み作業が容易になる。
図９（Ａ）に示す伝熱体１５は、円柱状のピン１６の軸心部にねじ孔１６ａを形成して構成されている。この伝熱体１５をピン孔１７に打ち込むときには、ねじ孔１６ａにボルト１６ｂをねじ込み、このボルト１６ｂを工具（図示せず）で叩いて行う。このようにねじ孔１６ａが形成されていると、伝熱体１５がピン孔１７に打ち込まれた後、ねじ孔１６ａにボルト１６ｂをねじ込み、このボルト１６ｂを引っ張ることによって、伝熱体１５を金型本体１２から抜き取ることができる。このため、メンテナンス時等に伝熱体１５を金型本体１２から抜き取る作業が容易になる。
図９（Ｂ）に示す伝熱体１５は、１本の円柱状のピン１６を長手方向に分割し、２つの柱状体１５ａ，１５ｂとしたものである。これらの柱状体１５ａ，１５ｂの軸心部には、ねじ孔１６ａが形成されている。柱状体１５ａ，１５ｂは、一つのピン孔１７に個々に打ち込まれる。こえらの柱状体１５ａ，１５ｂをピン孔１７に打ち込むときには、図９（Ｃ）に示すようにねじ孔１６ｂにボルト１６をねじ込み、ボルト１６を工具で叩いて行う。また、柱状体１５ａ，１５ｂをメンテナンス時等で金型本体１２から抜き取る場合には、ねじ孔１６ａにボルト１６ｂをねじ込み、このボルト１６ｂを引っ張って行う。
この構成を採ることにより、打ち込み時の荷重を小さくすることができるとともに、柱状体１５ａ，１５ｂを金型本体１２から抜き取る作業を容易にかつ小さな荷重で行うことができる。
なお、図８および図９においては円柱状のピン１６からなる伝熱体１５にねじ孔１６ａを形成したり、ピン１６を分割する例を示したが、図８および図９に示す構成を採る場合は、円柱状のピン１６に限定されることはない。すなわち、図３（Ｂ）〜（Ｇ）に示すような形状の伝熱体１５でもよい。
もよい。
この構成を採ることにより、打ち込み時の荷重を小さくすることができるとともに、柱状体１５ａ，１５ｂを金型本体１２から抜き取る作業を容易にかつ小さな荷重で行うことができる。
なお、図８および図９においては円柱状のピン１６からなる伝熱体１５にねじ孔１６ａを形成したり、ピン１６を分割する例を示したが、図８および図９に示す構成を採る場合は、円柱状のピン１６に限定されることはない。すなわち、図３（Ｂ）〜（Ｇ）に示すような形状の伝熱体１５でもよい。
もよい。
図１０に示す伝熱体１５は、六角穴付き止めねじ６１によって形成されており、一端部に工具（図示せず）を係合させるための六角穴６２を有している。この伝熱体１５を使用する場合は、ピン孔１７に雌ねじ（図示せず）を形成する。なお、ねじ式の伝熱体１５は、図３（Ａ）〜（Ｄ）に示すような形状のピン１６，２１〜２４に雄ねじを形成しても構成することができる。
このように伝熱体１５をねじによって金型本体１２に取付ける構成を採ることにより、例えばメンテナンス時に伝熱体１５を金型本体１２から取り外すことが可能になり、メンテナンスを容易に行うことができる。
（第５の実施の形態）
上述した実施の形態に示した熱間プレス成型用金型を使用して自動車車体部品を製造するためには、図１１のフローチャートに示すように実施することができる。なお、以下において、図１によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
上述した実施の形態に示した熱間プレス成型用金型を使用して自動車車体部品を製造するためには、図１１のフローチャートに示すように実施することができる。なお、以下において、図１によって説明したものと同一もしくは同等の部材については、同一符号を付し詳細な説明を適宜省略する。
上述した実施の形態による熱間プレス成型用金型１１を使用して自動車車体部品を製造するためには、先ず、自動車車体部品用の金属材料Ｗを成型面１３に重ねる（ステップＰ１０）。そして、成型面１３を有する金型本体１２と他の金型とによって金属材料Ｗを挟み、ホットスタンプ工法によって金属材料Ｗを成型する（ステップＰ１１）。
上述した実施の形態による熱間プレス成型用金型１１は、成型面１３に「熱溜まり」が生じることがないものである。このため、この自動車車体部品の製造方法によれば、成型時に自動車車体部品用の金属材料Ｗが十分に冷却されるから、強度が高い自動車車体部品を製造することができる。
１，５１…熱間プレス成型用金型、１２…金型本体、１２ｃ…底面、１３…成型面、１４…冷媒通路、１５…伝熱体、１８…熱伝達経路、１７…ピン孔、４２…金型部品、５２…金属材料、５３…鋼管、Ｗ…金属板材。
Claims (13)
- 熱間プレス成型用の金型材料によって形成された少なくとも一つの金型本体と、
前記金型本体の表面に形成され、加熱された金属板材を成型する成型面と、
前記金型本体の内部に形成され、冷媒が流れる冷媒通路と、
前記金型材料より熱伝導率が高い材料によって中実の形状に形成され、前記金型本体に埋設された伝熱体とを備え、
前記伝熱体は、前記成型面の近傍で前記成型面に沿って延び、前記成型面から前記冷媒通路に向かう熱伝達経路の一部を構成していることを特徴とする熱間プレス成型用金型。 - 請求項１記載の熱間プレス成型用金型において、
前記金型本体は、前記成型面に接続する側面または前後方向の端面を有し、
前記伝熱体は、前記成型面の近傍であって前記冷媒通路と前記側面または前記前後方向の端面との間に設けられていることを特徴とする熱間プレス成型用金型。 - 請求項１または請求項２に記載の熱間プレス成型用金型において、
前記伝熱体の一端は前記金型本体の外面に露出し、かつ前記伝熱体の他端は冷媒に接触していることを特徴とする熱間プレス成型用金型。 - 請求項１〜請求項３のいずれか一つに記載の熱間プレス成型用金型において、
前記金型本体は、複数の前記金型本体を互いに連結できるように構成されたものであり、
互いに隣り合う二つの前記金型本体の冷媒通路は、これらの金型本体の外面に一方の前記金型本体から他方の前記金型本体に延びるように設けられた通路形成部材の内部を通して一方の前記金型本体内から他方の前記金型本体内に延びるように構成され、
互いに隣り合う二つの前記金型本体の連結部分であって前記成型面の近傍に前記伝熱体が設けられていることを特徴とする熱間プレス成型用金型。 - 請求項１〜請求項４の何れか一つに記載の熱間プレス成型用金型において、
前記金型本体には、前記成型面から突出するように金型部品が取付けられ、
前記冷媒通路は、前記金型部品の近傍を通って前記成型面に沿って延びるように形成され、
前記伝熱体は、前記冷媒通路が延びる方向の一方と他方とから前記金型部品を挟むように配置されていることを特徴とする熱間プレス成型用金型。 - 請求項１〜請求項５の何れか一つに記載の熱間プレス成型用金型において、
前記伝熱体は、銅材料によって形成されていることを特徴とする熱間プレス成型用金型。 - 請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載の熱間プレス成型用金型において、
前記金型本体は、外面に開口して前記成型面の近傍を前記成型面に沿って前記冷媒通路に向けて延びる孔を有し、
前記伝熱体は、前記孔に圧入されていることを特徴とする熱間プレス成型用金型。 - 請求項７記載の熱間プレス成型用金型において、
前記伝熱体は、一つの前記孔に個々に圧入された複数の柱状体によって構成されていることを特徴とする熱間プレス成型用金型。 - 請求項７または請求項８記載の熱間プレス成型用金型において、
前記伝熱体は、前記孔の開口側となる端面から伝熱体の内部に延びるねじ孔を有していることを特徴とする熱間プレス成型用金型。 - 請求項１〜請求項６のいずれか一つに記載の熱間プレス成型用金型において、
前記金型本体は、外面に開口して前記成型面の近傍を前記成型面に沿って前記冷媒通路に向けて延びる孔を有し、
前記孔には雌ねじが形成され、
前記伝熱体は、前記雌ねじにねじ込まれていることを特徴とする熱間プレス成型用金型。 - 熱間プレス成型用の金型材料によって金型本体を形成するステップと、
前記金型本体に成型面を形成するステップと、
前記金型本体の内部に冷媒を流す冷媒通路を形成するステップと、
前記金型材料より熱伝導率が高い材料によって形成された伝熱体を前記金型本体の内部に前記成型面から前記冷媒通路に向かう熱伝達通路の一部を構成するように埋設するステップとを有し、
前記伝熱体を前記金型本体に埋設するステップは、
前記金型本体の外面に開口して前記成型面の近傍の金型本体内を前記成型面に沿って前記冷媒通路に向けて延びる孔を形成するステップと、
前記孔に圧入可能となるように中実の形状に形成された前記伝熱体を前記外面の開口から前記孔に打ち込むステップとによって実施することを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。 - 加熱された金属板材を成型する成型面と、冷媒が流れる冷媒通路とを有する熱間プレス成型用の金型を鋳造によって成型する熱間プレス成型用金型の製造方法であって、
前記鋳造に用いる金型材料より熱伝導率が高い金属材料によって内部が満たされた鋼管からなる伝熱体を、前記成型面から前記冷媒通路に向かう熱伝達経路の一部となる位置に前記成型面に沿って延びるように鋳包みによって埋め込むことを特徴とする熱間プレス成型用金型の製造方法。 - 請求項１〜請求項１０記載の熱間プレス成型用金型に所定温度に加熱された自動車車体部品用の金属板材を重ねるステップと、
前記熱間プレス成型用金型を用いてホットスタンプ工法によって前記金属板材を成型するステップとを有することを特徴とする自動車車体部品の製造方法。
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